Dane:
r = 1 cm = 0,01 m
m = 1 kg
R = 10 cm = 0,1 m
Na wałek działa siła grawitacji oraz siła naciągu nitki.
Wałek został wprawiony w ruch obrotowy, z 2 zasady dynamiki ruchu obrotowego dla bryły sztywnej:
Moment bezwładności kół:
Ponadto:
więc:
z pierwszej nierówności:
co razem daje:
oraz:
Odpowiedź: Przyspieszenie kątowe wyniosło
Zastanów się, jakie siły działają na wałek – są to siła grawitacji działająca w dół oraz siła naciągu nitki działająca w górę. Ich wypadkowa to iloczyn masy i przyspieszenia liniowego. Ponadto wałek obraca się, więc z 2 zasady dynamiki dla ruchu obrotowego bryły sztywnej, przyspieszenie kątowe jest równe ilorazowi momentu siły (czyli iloczynowi siły naciągu i promienia wałka) oraz momentowi bezwładności urządzenia (odczytasz go z tabeli na końcu zbioru zadań). Wykorzystując zależność między prędkością kątową a liniową, wyznacz wartość siły naciągu. Z otrzymanym wynikiem wróć do pierwszej równości – wyliczysz przyspieszenie kątowe. Aby poznać wartość siły naciągu, wykorzystaj przekształconą pierwszą równość i wyliczone przyspieszenie kątowe.